特許 6226505 液体物測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6226505

(24)【登録日】2017年10月20日

(45)【発行日】2017年11月8日

(54)【発明の名称】液体物測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 11/00 20060101AFI20171030BHJP

【ＦＩ】

   G01N11/00 A

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-181070(P2016-181070)

(22)【出願日】2016年9月15日

【審査請求日】2016年9月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】503063168

【氏名又は名称】東京ガスエンジニアリングソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112520

【弁理士】

【氏名又は名称】林 茂則

(72)【発明者】

【氏名】安部 健

【審査官】 山口 剛

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１４２５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３３３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２１９３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２５６２７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ １１／００ − １１／１６

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体物を収容する容器と、
前記容器内の前記液体物に振動を加える加振機構と、
前記容器に隣接して配置され、電気容量の変化に応じた信号を出力する容量センサと、
前記容量センサが出力した前記信号の交流成分に基づき前記液体物の粘性に関連した粘性測定値を生成する測定値生成部と、を有し、
前記加振機構が、前記容器の内壁寸法および前記液体物の収容量から計算される固有振動数で前記液体物の表面を振動させる
液体物測定装置。

【請求項2】

前記容器の横断面の形状が方形であり、
固有振動数（ｆ＝ω／２π）が、数１を用いて計算される
請求項１に記載の液体物測定装置。

【数1】

但し、ωは固有角周波数、ｇは重力加速度、ｎは自然数（ｎ＝１，２，…）であり、ａは容器横断面における内壁間距離、ｈは容器底面から液体物表面までの距離である。

【請求項3】

前記加振機構が、前記容器に振動を加える容器振動機構であり、
前記容器振動機構が前記容器に加える振動は、前記固有振動数の正弦波振動、または、前記固有振動数の振動に同期したパルス振動である
請求項１または請求項２に記載の液体物測定装置。

【請求項4】

前記容器が、前記液体物の流入口および流出口、または、流入出口を有し、
前記加振機構が、前記流入口から前記液体物を前記表面に滴下し、前記滴下を前記固有振動数の振動に同期したタイミングで行う第１構成、前記液体物の流入または流出における流量を、前記固有振動数の振動に同期して変化させる第２構成、または、前記液体物の流入または流出において、前記固有振動数の振動に同期したタイミングの脈流を発生させる第３構成、の何れかの構成である
請求項１または請求項２に記載の液体物測定装置。

【請求項5】

前記容器に収容される前記液体物の収容量を計測する容量計測手段をさらに有し、
前記固有振動数の計算において前記容量計測手段により計測された収容量を用いる
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液体物測定装置。

【請求項6】

前記液体物の温度を調整する温度調整機構をさらに有し、
前記温度調整機構により温度調整された前記液体物を前記容器に収容する
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の液体物測定装置。

【請求項7】

前記容器が、前記液体物を収容した状態で前記液体物に接触する一対の電極を有し、
前記一対の電極を用いて前記液体物の導電率を測定し、測定した導電率に基づき前記粘性測定値を補正する測定値補正部をさらに有する
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の液体物測定装置。

【請求項8】

前記粘性測定値の経時データを取得および記録する経時データ取得記録部と、
前記経時データ取得記録部に記録された複数の前記経時データから熱平衡状態における粘性測定値の予測値を推定するデータ推定部と、をさらに有し、
前記液体物の粘性値として前記予測値を出力する
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の液体物測定装置。

【請求項9】

前記測定値生成部が、前記容量センサが出力した前記信号の平均値に基づき前記液体物の誘電率に関連した誘電測定値をさらに生成し、
前記粘性測定値および前記誘電測定値に基づき、前記液体物の性能を判例する判定部をさらに有する
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の液体物測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体物測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば、特許文献１に開示されている細管式粘度計、特許文献２に開示されている回転粘度計、特許文献３に開示されている粘度計測方法、または、特許文献４に開示されている振動型粘度計のように、液体物の粘度を計測する方法として、液体を撹拌する時の抵抗の大きさを測定する方法、細管を通過する時間を計測する方法等が知られている。

【0003】

これら液体を撹拌する時の抵抗の大きさを測定する方法や細管を通過する時間を計測する方法では、計測の際、計測対象である液体物に直接接触する必要があり、再計測を行う場合の器具洗浄の必要性等に起因して、繰り返し測定が困難となり、経時的な粘性変化の測定に支障を生ずる場合があった。

【0004】

そこで、本発明者らは、液体物の粘性測定を簡便かつ連続的に行うことが可能な技術の提供を目的に、あるいは、液体物の粘性測定を小型な装置で実現し、かつ広い測定レンジで測定できる技術の提供を目的に、特許文献５で開示する液体物測定装置を発明した。当該液体物測定装置は、液体物の粘性に関連した値を測定する液体物測定装置であって、液体物が流入する流入口および液体物が流出する流出口、または、液体物が流入し流出する流入出口を有する容器と、容器内の液体物の表面に振動を付加する加振機構と、容器に隣接して配置され、電気容量の変化に応じた信号を出力する容量センサと、容量センサからの信号に基づく測定値を生成する測定値生成部と、を有する。

【0005】

なお、特許文献６は、より適正なオイル劣化判断を行い得るオイル劣化検出装置を開示する。特許文献６において、オイル劣化検出装置は、オイル流路に２枚の極板を互いに並行して設置して、２枚の極板間に交流電圧を印加したときに流れる電流を電流計で計測し、信号処理部により、該極板間の電圧を電圧計で計測し、電流計および電圧計による計測結果に基づいてオイルの導電率および誘電率を求め、導電率および誘電率に基づきオイルの劣化を判断するとされている。

【0006】

また、特許文献７は、比較的簡易な構成でオイルの劣化度およびオイル中の燃料希釈率を正確に検知可能とする光学式オイル診断装置を開示する。特許文献７において、光学式オイル診断装置は、機関オイルへの透過光波長が６６０ｎｍ〜６８０ｎｍの範囲の第１送受光部と、８８０ｎｍ〜９００ｎｍの範囲の第２送受光部と、２３７０ｎｍ〜２４３０ｎｍあるいは２５００ｎｍ〜２５４０ｎｍの範囲の第３送受光部とを有し、第１、第２送受光部の各出力に基づいて機関オイルの劣化度を検知するとともに、第３送受光部の出力に基づいて機関オイル中の燃料希釈率を検知するとされている。

【0007】

また、非特許文献１は、容器内の液体が外部からの振動によって生起する波動の周波数が、数１で与えられることを開示している。

【数1】

ここで、ωは固有角周波数、ｇは重力加速度、ｎは自然数（ｎ＝１，２，…）であり、ａは容器横断面における内壁間距離、ｈは容器底面から液体物表面までの距離である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１３−４４６４３号公報

【特許文献2】特開２０１２−１３２８５６号公報

【特許文献3】特開２００９−２６８９８１号公報

【特許文献4】特開２００９−２０４３１８号公報

【特許文献5】特開２０１６−１４２５８１号公報（特願２０１５−０１７３６１）

【特許文献6】特開２００９−２６９３号公報

【特許文献7】特開２０１０−１４５１０７号公報

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】H. Norman Abramson編著、「The Dynamic Behavior of Liquids in Moving Containers」、NASA SP-106、1966年、p.18

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

特許文献５に記載の液体物測定装置によれば、容器内の液体物に触れることなく粘性測定が可能なので、計測ごとの装置洗浄が不要であり、簡便かつ連続的な粘性測定が可能になる。しかし、当該液体物測定装置は、容器内の液体物表面を振動させ、当該振動による液体物表面の波動の様子を容器外側に配置した誘電率センサによって検知し、粘性を推定するものであり、より正確な粘性測定を行うためには、誘電率センサからの出力をより大きく、つまり振動により発生する液体物表面の波動の振幅をより大きくする必要がある。

【0011】

また、液体物の粘性には、液体物の温度が影響することから、正確な粘性の特定のためには、液体物の温度管理、あるいは、液体物の温度変化に伴う測定値の補正等を行うことが好ましい。さらに、オイルのような液体物の劣化を評価する場合には、粘性に関係する測定値に加え、他の物性に関係する測定値も加味して劣化の度合いを評価することが好ましい。

【0012】

本発明の目的は、簡便かつ連続的な測定が可能な、粘度等の液体物測定において、より高い精度での測定を可能とする技術を提供することにある。また、本発明の目的は、当該液体物測定において、液体物の温度または温度変化の影響を排除した測定を可能とする技術を提供することにある。さらに、本発明の目的は、オイル等液体物の劣化度合いを、簡便、連続的かつ正確に判定できる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、液体物を収容する容器と、前記容器内の前記液体物に振動を加える加振機構と、前記容器に隣接して配置され、電気容量の変化に応じた信号を出力する容量センサと、前記容量センサが出力した前記信号の交流成分に基づき前記液体物の粘性に関連した粘性測定値を生成する測定値生成部と、を有し、前記加振機構が、前記容器の内壁寸法および前記液体物の収容量から計算される固有振動数で前記液体物の表面を振動させる液体物測定装置を提供する。

【0014】

前記容器の横断面の形状が方形である場合、固有振動数（ｆ＝ω／２π）が、数１を用いて計算されてもよい。

【数1】

但し、ωは固有角周波数、ｇは重力加速度、ｎは自然数（ｎ＝１，２，…）であり、ａは容器横断面における内壁間距離、ｈは容器底面から液体物表面までの距離である。

【0015】

前記加振機構が、前記容器に振動を加える容器振動機構であり、前記容器振動機構が前記容器に加える振動は、前記固有振動数の正弦波振動、または、前記固有振動数の振動に同期したパルス振動であってもよい。前記容器が、前記液体物の流入口および流出口、または、流入出口を有する場合、前記加振機構が、前記流入口から前記液体物を前記表面に滴下し、前記滴下を前記固有振動数の振動に同期したタイミングで行う第１構成、前記液体物の流入または流出における流量を、前記固有振動数の振動に同期して変化させる第２構成、または、前記液体物の流入または流出において、前記固有振動数の振動に同期したタイミングの脈流を発生させる第３構成、の何れかの構成であってもよい。

【0016】

前記容器に収容される前記液体物の収容量を計測する容量計測手段をさらに有し、前記固有振動数の計算において前記容量計測手段により計測された収容量を用いてもよい。前記液体物の温度を調整する温度調整機構をさらに有し、前記温度調整機構により温度調整された前記液体物を前記容器に収容してもよい。前記容器が、前記液体物を収容した状態で前記液体物に接触する一対の電極を有し、前記一対の電極を用いて前記液体物の導電率を測定し、測定した導電率に基づき前記粘性測定値を補正する測定値補正部をさらに有してもよい。前記粘性測定値の経時データを取得および記録する経時データ取得記録部と、前記経時データ取得記録部に記録された複数の前記経時データから熱平衡状態における粘性測定値の予測値を推定するデータ推定部と、をさらに有し、前記液体物の粘性値として前記予測値を出力してもよい。前記測定値生成部が、前記容量センサが出力した前記信号の平均値に基づき前記液体物の誘電率に関連した誘電測定値をさらに生成し、前記粘性測定値および前記誘電測定値に基づき、前記液体物の性能を判例する判定部をさらに有してもよい。

【0017】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】液体物測定装置１００の概要を示す概念図である。

【図2】容器１１２の正面図、上面図および側面図であり、（ａ）は容器横断面が正方形の場合、（ｂ）は容器横断面が長方形の場合である。

【図3】容量センサ１３０の出力信号波形であり、加振機構１２０による振動の周波数を２．５Ｈｚ、３．１Ｈｚ、４．３Ｈｚ、５．４Ｈｚおよび７．３Ｈｚとした場合をそれぞれ示す。

【図4】図３に示す出力信号の平均差絶対値和（ＲＡＷ）を、加振機構１２０による振動周波数の関数として示したグラフである。

【図5】液体物測定装置２００の概要を示す概念図である。

【図6】液体物測定装置３００の概要を示す概念図である。

【図7】液体物測定装置４００の概要を示す概念図である。

【図8】液体物測定装置５００の概要を示す概念図である。

【図9】液体物測定装置６００の概要を示す概念図である。

【図10】液体物測定装置７００の概要を示す概念図である。

【図11】室温より高い温度の液体物１１４を測定した場合の平均差絶対値和（ＲＡＷ）の時間変化を示すグラフである。

【図12】図１１における平均偏差絶対値和（ＲＡＷ）の値を傾きに対してプロットしたグラフである。

【図13】液体物測定装置８００の概要を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0020】

（実施の形態１）
図１は、液体物測定装置１００の概要を示す概念図である。液体物測定装置１００は、容器ホルダ１１０、加振機構１２０、容量センサ１３０、測定値生成部１４０、表示部１５０および筐体１６０を有する。筐体１６０は、液体物測定装置１００の土台であり、筐体１６０の内部には、容器ホルダ１１０、加振機構１２０、容量センサ１３０および測定値生成部１４０が収納されている。

【0021】

容器ホルダ１１０は、容器１１２を保持し、加振機構１２０からの振動を容器１１２に伝える。容器ホルダ１１０は、容器１１２に振動を伝える必要性から、筐体１６０に対し、少なくとも上下方向に運動の自由度を有する必要があり、左右や前後についても自由度を有することが好ましい。また、容量センサ１３０を容器ホルダ１１０の外側に配置する場合、容器ホルダ１１０を透して静電容量が測定できるよう、容器ホルダ１１０を誘電体で構成する必要がある。容器ホルダ１１０が容量測定に影響を与るものではない場合、容器ホルダ１１０の材質は特に制限されない。なお、容器１１２に直接振動を与えるような場合、あるいは、容器１１２に振動を与える以外の方法で液体物１１４の表面に振動を与える場合は、容器ホルダ１１０は必須ではない。

【0022】

容器１１２は、測定対象物である液体物１１４を収容する。容器１１２は、液体物１１４を保持できる程度の化学的安定性および機械的強度を有するものである必要がある。また、容器１１２を透して静電容量を測定する必要があることから、容器１１２は、誘電体である必要がある。なお、図１において、容器１１２内の液体物１１４の表面は、実線または破線で示しており、実線は振動を受けて波打っている状態を、破線は静止時の状態を示している。静止時における容器１１２の底面から液体物１１４の表面までの距離をｈとする。

【0023】

図２は、容器１１２の一例を示した正面図、上面図および側面図であり、（ａ）は容器横断面が正方形の場合、（ｂ）は容器横断面が長方形の場合である。容器横断面が正方形である場合、容器横断面における内壁間距離は正方形の一辺の長さａであり、容器横断面が長方形である場合、容器横断面における内壁間距離は長方形の短辺の長さａまたは長辺の長さｂである。図２において、破線は液体物１１４の静止時表面を示しており、底面から液体物表面までの距離ｈを併記している。

【0024】

加振機構１２０は、容器１１２の内部にある液体物１１４に振動を加える。液体物１１４に振動が加えられた結果、液体物１１４の表面に波動を生じ、当該波動の大きさ容量センサ１３０で測定して粘性等の液体物１１４に係る物性を測定できる。

【0025】

本実施の形態１の加振機構１２０は、図１に示すように、偏心カム１２２およびモーター制御部１２４を有する振動機構であり、容器１１２の振動を通じて液体物１１４の表面に波動を生じるタイプの容器加振機構である。偏心カム１２２はモーターにより駆動され、モーター制御部１２４によって回転速度、すなわち振動周期が制御される。なお、加振機構１２０は、偏心カム１２２を用いた機構のほか、公知の振動発生機構を用いることができる。

【0026】

容量センサ１３０は、容器１１２に隣接して配置され、電気容量の変化に応じた信号を出力する。容量センサ１３０は、検出電極１３２および接地電極１３４からなるコンデンサ電極対と、検出電極１３２の容量値を電圧に変換するＣ／Ｖコンバータ１３６とを有する。容器１１２内の液体物１１４の表面が振動によって波打つと、表面波の状態、たとえば波高に応じて検出電極１３２の容量値が変化する。この容量値の変化をＣ／Ｖコンバータ１３６が電圧変化として出力する。つまり、容量センサ１３０から出力される信号は、液体物１１４の表面の波動（波高）を反映したものとなる。液体表面の振動は、粘性、表面張力、密度をパラメータとして二階線形微分方程式でモデル化することが可能であり、表面張力および密度が変化しない条件においては、液体表面の振動は粘性に依存することになる。よって、静電容量の変化によって液体物１１４の表面の振動を測定すれば、粘性を推定することが可能になる。なお、接地電極１３４により検出電極１３２の浮遊容量を安定化し、容量センサ１３０からの出力信号に含まれる浮遊容量の影響を小さくすることができる。

【0027】

Ｃ／Ｖコンバータ１３６は、たとえば、容量の変化を周波数の変化として出力する容量‐周波数変換回路、および周波数を電圧に変換する周波数−電圧変換回路によって構成できる。容量‐周波数変換回路は、たとえば一般的なＬＣ共振回路とＮＯＴ論理回路を適切に組み合わせて構成することができる。

【0028】

測定値生成部１４０は、容量センサ１３０からの出力信号の交流成分に基づき液体物１１４の粘性に関連した粘性測定値を生成する。本実施の形態では、測定値生成部１４０として、バンドパスフィルタ１４２、整流回路１４４および積分回路１４６からなる回路を例示する。当該測定値生成部１４０は、あくまで例示であり、これに限られるものではない。

【0029】

容量センサ１３０の出力信号は、測定値生成部１４０のバンドパスフィルタ１４２を通して直流成分が除去され、整流回路１４４で整流された後、積分回路１４６によって、交流成分を所定周期について積分した値が出力される。バンドパスフィルタ１４２により、浮遊容量等の影響が除去され、液体物表面の振動に起因する信号を抽出することができる。積分回路１４６により微小信号が効率よく抽出され、あるいは複数の周波数を含んだ信号が適正に抽出される。積分回路１４６の出力は、表示部１５０に表示することができる。

【0030】

なお、上記例では、測定値生成部１４０としてバンドパスフィルタ１４２、整流回路１４４および積分回路１４６を例示しているが、容量センサ１３０からの出力信号をデジタル処理し、交流成分だけを抽出するような信号処理を行ってもよい。たとえば、容量センサ１３０の出力信号を、適切なサンプリング間隔ΔＴで、サンプリング期間Ｔの間繰り返しサンプリングし、各サンプリング値をｘ_ｉ、ｘ_ｉの平均をｘ_ａｖとすると、出力信号の交流成分として、数２に示すような平均偏差絶対値和ＲＡＷが定義できる。測定値生成部１４０の交流成分に基づく粘性測定値として、ＲＡＷを出力するようなデジタル回路を構成してもよい。

【数2】

ここでＴ_{ｓｔａｒｔ}はサンプリング開始時刻、Ｔ_ｅｎｄはサンプリング終了時刻であり、適切なサンプリング間隔ΔＴとして信号周期の１／２より短い時間、たとえば信号周期の１／１０程度の時間が例示できる。サンプリング期間Ｔ＝Ｔ_ｅｎｄ−Ｔ_{ｓｔａｒｔ}は信号周期以上であることが好ましく、たとえば信号周期の数倍程度が例示できる。

【0031】

筐体１６０は、容器１１２の変位や動きに対し固定され、接地電位を与える存在として機能する。このため、筐体１６０は、振動によって動かない程度の質量を有し、導電体であることが好ましい。また、容量センサ１３０による静電容量の測定では外乱電界の影響を最小限に抑えることが好ましい。この観点から、筐体１６０の全体を導電体で構成し、液体物測定装置１００の全体を囲む構成とすることが好ましい。導電体からなる筐体１６０によって電気的シールドを構成し、容量センサ１３０による静電容量の測定精度を向上することができる。

【0032】

本実施形態の液体物測定装置１００では、加振機構１２０が、容器１１２の内壁寸法および液体物１１４の収容量から計算される固有振動数で液体物１１４の表面を振動させる。液体物１１４の表面を固有振動数で振動させることで、液体物表面に生じる波の振幅（波高）が大きくなり、容量センサ１３０の出力を大きくすることができる。

【0033】

なお、固有振動数は基本波振動数に加え、高調波振動数を含むものとする。また、本発明における固有振動数の概念は、計算により導出された基本波振動数または高調波振動数と厳密に一致する値に限定されるわけではなく、当該計算により得られた値から若干外れた値であっても液体物表面で十分に高い波高が得られる限り、そのような外れた値を含むある程度の幅を有したものとする。

【0034】

容器１１２の横断面の形状が、図２に示すような正方形または長方形である場合、固有振動数（ｆ＝ω／２π）は、数１を用いて計算される値とすることができる。

【数1】

但し、ωは固有角周波数、ｇは重力加速度、ｎは自然数（ｎ＝１，２，…）であり、ａは容器１１２の横断面における内壁間距離、ｈは容器１１２底面から液体物１１４表面までの距離である。

【0035】

数１においてｎ＝１の場合は基本波の固有振動数であり、数３のようになる。容器１１２に加える振動は、固有振動数の正弦波振動、または、固有振動数の振動に同期したパルス振動とすることができる。

【数3】

【0036】

図３は、容量センサ１３０の出力信号波形であり、加振機構１２０による振動の周波数を２．５Ｈｚ、３．１Ｈｚ、４．３Ｈｚ、５．４Ｈｚおよび７．３Ｈｚと変化させた場合をそれぞれ示す。５．４Ｈｚにおいてセンサー出力波形の振幅が最も大きくなっていることがわかる。図４は、図３に示す出力信号の平均差絶対値和（ＲＡＷ）を計算し、振動周波数の関数として示したグラフである。５Ｈｚ近傍のＲＡＷのピークがあることがわかる。なお、図３および図４に示すデータは、容器１１２の横断面における内壁間距離ａを０．０３ｍ、容器１１２の底面から液体物１１４表面までの距離ｈを０．０２ｍとした場合のデータであり、当該ａおよびｈの値を用いた基本振動数（周波数）を数３を用いて計算したところ、ｆ＝５．０２Ｈｚであり、ＲＡＷのピーク周波数と基本固有振動数とは、ほぼ同じであることが確認できる。

【0037】

以上、説明の通り、加振機構１２０による液体物１１４表面への振動を、容器１１２の内壁寸法および液体物１１４の収容量から計算される固有振動数とほぼ同じとすることで、液体物表面に生じる波の振幅（波高）を大きくすることができ、容量センサ１３０の出力を大きくすることができる。この結果、簡便かつ連続的な測定が可能な、粘度等の液体物測定において、より高い精度での測定を可能とすることができる。

【0038】

（実施の形態２）
図５は、液体物測定装置２００の概要を示す概念図である。液体物測定装置２００は、液体物測定装置１００と同様の容器ホルダ１１０、加振機構１２０、容量センサ１３０、測定値生成部１４０、表示部１５０および筐体１６０を有する。液体物測定装置１００と同様の構成については説明を省略する。

【0039】

液体物測定装置２００における容器１１２は、液体物１１４が流入する流入口２０２および液体物１１４が流出する流出口２０４を有する。容器１１２内の液体物１１４の全部または一部が、流入口２０２および流出口２０４を介して、または、流入出口を介して入れ替えられつつ、測定値生成部１４０により測定値が生成される。よって、容器１１２を洗浄等することなく、液体物１１４の粘性を連続的に測定することができる。

【0040】

本実施の形態２では、流入口２０２および流出口２０４を別々に有する例を示すが、流入口２０２および流出口２０４は、液体物１１４を流入し流出する一つの流入出口に代えてもよい。なお、容器１１２には、容器内部の圧力を調整する圧力調整口を設けてもよい。たとえば、容器外の圧力と容器内の圧力を同じにする開口を圧力調整口として備えてもよい。この場合、開口には塵等の混入を防止するフィルタを備えることができる。また、圧力調整用の開口と、液体物１１４の流出入口とを兼ねることもできる。

【0041】

本実施の形態２における加振機構は、偏心カム１２２およびモーター制御部１２４による加振機構１２０の外、流入口２０２から液体物１１４を表面に滴下し、滴下を固有振動数の振動に同期したタイミングで行う機構が例示できる。この場合、容器１１２自体を振動させる必要はなく、容器１１２はもとより、装置全体を小型化することが可能になる。また、加振機構１２０として、液体物１１４の流入または流出における流量を、固有振動数の振動に同期して変化させる機構を例示することができる。この場合も液体物１１４を滴下する機構と同様、装置を小型化することができる。また、加振機構１２０として、液体物１１４の流入または流出において、固有振動数の振動に同期したタイミングの脈流を発生させる機構を例示することができる。同様に装置を小型化することができる。

【0042】

以上、説明の通り、容器１１２に流入口２０２および流出口２０４を設けることで、容器１１２を洗浄等することなく、液体物１１４の粘性を連続的に測定することができる。この結果、簡便かつ連続的な測定が可能な、粘度等の液体物測定において、より高い精度での測定を可能とすることができる。

【0043】

（実施の形態３）
図６は、液体物測定装置３００の概要を示す概念図である。液体物測定装置３００は、液体物測定装置１００と同様の容器ホルダ１１０、加振機構１２０、容量センサ１３０、測定値生成部１４０、表示部１５０および筐体１６０を有し、容量計測手段３１０をさらに有する。

【0044】

容量計測手段３１０は、容器１１２に収容される液体物１１４の収容量を計測する。また、固有振動数の計算において容量計測手段３１０により計測された収容量を用いる。容量計測手段３１０は、重量センサ３１２および重量計３１４により構成し、計測した重量から収容量を計算することができる。容量計測手段３１０により収容量を計測し、これを用いて固有振動数を計算することで、より正確な固有振動数を計算することができ、容量センサ１３０の出力信号を大きくすることができる。

【0045】

なお、容量計測手段の他の例として、図７に示すような液体供給量計測手段４１０を例示することができる。図７は、液体物測定装置４００の概要を示す概念図であり、液体供給量計測手段４１０は、液体物供給装置４１２と供給路４１４とからなる。液体物供給装置４１２は液体物の供給量を計測することができ、供給積算量から液体物１１４の収容量を算出することができる。

【0046】

（実施の形態４）
図８は、液体物測定装置５００の概要を示す概念図である。液体物測定装置５００は、液体物測定装置１００と同様の容器ホルダ１１０、加振機構１２０、容量センサ１３０、測定値生成部１４０、表示部１５０および筐体１６０を有し、温度調整機構５１０をさらに有する。温度調整機構５１０は、液体物供給装置５１２と冷加温器５１４と供給路５１６とを有する。冷加温器５１４は、液体物供給装置５１２から供給される液体物１１４を供給路５１６の途中で冷却または加熱する。温度調整機構５１０により冷却または加熱された液体物１１４は容器１１２に収容される。

【0047】

上記した液体物測定装置５００によれば、液体物１１４の温度が室温より高い場合であっても、測定の際には温度調整機構５１０により冷却されており、温度降下の影響を受けることが少ない。この結果、液体物測定において、液体物１１４の温度の影響を排除または小さくすることができる。また、液体物１１４が室温で固化するようなものであっても、測定の際には温度調整機構５１０により加熱され、液体状態を維持することで測定を可能にすることができる。

【0048】

（実施の形態５）
図９は、液体物測定装置６００の概要を示す概念図である。液体物測定装置６００は、液体物測定装置１００と同様の容器ホルダ１１０、加振機構１２０、容量センサ１３０、測定値生成部１４０、表示部１５０および筐体１６０を有し、導電率測定機構６１０および測定値補正部６２０をさらに有する。

【0049】

導電率測定機構６１０は、一対の電極６１２と導電率測定部６１４を有する。一対の電極６１２は、容器１１２が液体物１１４を収容した状態で液体物１１４に接触する位置に配置されたものであり、導電率測定部６１４は、一対の電極６１２を用いて液体物１１４の導電率を測定する。測定された導電率は測定値補正部６２０に送られ、測定値補正部６２０は、受信した導電率に基づき、粘性測定値を補正する。

【0050】

上記した液体物測定装置６００によれば、導電率測定機構６１０により液体物１１４の導電率を測定し、測定された導電率をもちいて粘性測定値を補正することから、より正確な粘性を測定することができる。たとえば液体物１１４の温度が想定する温度より高い場合や低い場合に、導電率を用いて温度による変化を補正でき、液体物測定において、液体物１１４の温度の影響を排除または小さくすることができる。

【0051】

（実施の形態６）
図１０は、液体物測定装置７００の概要を示す概念図である。液体物測定装置７００は、液体物測定装置１００と同様の容器ホルダ１１０、加振機構１２０、容量センサ１３０、測定値生成部１４０、表示部１５０および筐体１６０を有し、経時データ取得記録部７１０およびデータ推定部７２０をさらに有する。

【0052】

経時データ取得記録部７１０は、粘性測定値の経時データを取得するデータ取得部７１２と、取得したデータを記録するデータ記録部７１４と、データ取得部７１２のデータ取得タイミングを制御するタイマ７１６とを有する。データ推定部７２０は、データ記録部７１４に記録された複数の経時データから熱平衡状態における粘性測定値の予測値を推定する。データ推定部７２０で推定された予測値は、液体物１１４の粘性値として表示部１５０に出力する。

【0053】

図１１は、室温より高い温度の液体物１１４を測定した場合の平均差絶対値和（ＲＡＷ）の時間変化を示すグラフであり、図１２は、図１１における平均偏差絶対値和（ＲＡＷ）の値を傾きに対してプロットしたグラフである。図１１から、時間の経過つまり温度の低下とともに、ＲＡＷが低下していることがわかる。つまり、十分な時間を経過していない（温度が下がり切っていない）液体物１１４のＲＡＷは、熱平衡時のＲＡＷより高く観測され、熱平衡時の液体物１１４として校正されている場合には、低い粘度値として表示されることになる。よって正確な粘度計測のためには液体物１１４が十分に冷却されるまで測定を待つ必要がある。

【0054】

しかし、冷却過程にある複数の測定値がある場合、図１２のプロットを利用して、傾き０（熱平衡）となるＲＡＷ値を推定することが可能になる。本実施の形態６の経時データ取得記録部７１０は上記プロット作成のためのデータを取得し、データ推定部７２０は上記スロットから熱平衡時のＲＡＷ値を推定する。これにより、熱平衡に達するのを待つことなく、早い段階で正確な粘性値を得ることができる。その結果、液体物１１４の温度変化の影響を排除または小さくすることができる。

【0055】

（実施の形態７）
図１３は、液体物測定装置８００の概要を示す概念図である。液体物測定装置８００は、液体物測定装置１００と同様の容器ホルダ１１０、加振機構１２０、容量センサ１３０、表示部１５０および筐体１６０を有する。しかし、測定値生成部１４０とは異なる測定値生成部８１０を有し、判定部８２０をさらに有する。

【0056】

液体物測定装置８００の測定値生成部８１０は、粘性測定値に加え、容量センサ１３０が出力した信号の平均値に基づき液体物１１４の誘電率に関連した誘電測定値をさらに生成する。判定部８２０は、粘性測定値および誘電測定値に基づき、液体物１１４の性能を判例する。液体物１１４の性能として、オイルの劣化度を例示することができる。

【0057】

測定値生成部８１０は、バンドパスフィルタ１４２、整流回路１４４および積分回路１４６の他、ローパスフィルタ８１２および平滑回路８１４を有する。バンドパスフィルタ１４２、整流回路１４４および積分回路１４６により粘性測定値を生成するとともに、ローパスフィルタ８１２および平滑回路８１４により、容量センサ１３０の出力信号の平均値を抽出し、液体物１１４の誘電率に関連した誘電測定値をさらに生成する。

【0058】

なお、測定値生成部８１０は、あくまで例示であり、これに限られるものではない。たとえば、容量センサ１３０からの出力信号をデジタル処理し、平均値を抽出するような信号処理を行ってもよい。たとえば、既述のサンプリング値ｘ_ｉ、ｘ_ｉから平均ｘ_ａｖを算出し、これを誘電測定値とすることができる。

【0059】

上記した液体物測定装置８００によれば、誘電率に関連する誘電測定値と粘性測定値の両測定値から液体物１１４の特性を評価することができるので、たとえばオイル等液体物の劣化度合いを、簡便、連続的かつ正確に判定することができる。

【0060】

以上、実施の形態では、本願発明を液体物測定装置として説明したが、本発明の液体物測定装置は、液体物測定方法、そのような装置もしくは方法または機能を実現するプログラムとして把握することも可能である。

【0061】

また、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。たとえば、測定値生成部１４０は、信号の振幅を測定値として生成することも可能である。また、上記した実施の形態１〜７の各実施の形態は、発明の構成上無理が無い限り、その構成要素を任意に組み合わせて実施することができる。

【符号の説明】

【0062】

１００…液体物測定装置、１１０…容器ホルダ、１１２…容器、１１４…液体物、１２０…加振機構、１２２…偏心カム、１２４…モーター制御部、１３０…容量センサ、１３２…検出電極、１３４…接地電極、１３６…Ｃ／Ｖコンバータ、１４０…測定値生成部、１４２…バンドパスフィルタ、１４４…整流回路、１４６…積分回路、１５０…表示部、１６０…筐体、２００…液体物測定装置、２０２…流入口、２０４…流出口、３００…液体物測定装置、３１０…容量計測手段、３１２…重量センサ、３１４…重量計、４００…液体物測定装置、４１０…液体供給量計測手段、４１２…液体物供給装置、４１４…供給路、５００…液体物測定装置、５１０…温度調整機構、５１２…液体物供給装置、５１４…冷加温器、５１６…供給路、６００…液体物測定装置、６１０…導電率測定機構、６１２…電極、６１４…導電率測定部、６２０…測定値補正部、７００…液体物測定装置、７１０…経時データ取得記録部、７１２…データ取得部、７１４…データ記録部、７１６…タイマ、７２０…データ推定部、８００…液体物測定装置、８１０…測定値生成部、８１２…ローパスフィルタ、８１４…平滑回路、８２０…判定部。

【要約】

【課題】簡便かつ連続的な測定が可能な、粘度等の液体物測定において、より高い精度での測定を可能とする技術等を提供する。
【解決手段】液体物を収容する容器と、前記容器内の前記液体物に振動を加える加振機構と、前記容器に隣接して配置され、電気容量の変化に応じた信号を出力する容量センサと、前記容量センサが出力した前記信号の交流成分に基づき前記液体物の粘性に関連した粘性測定値を生成する測定値生成部と、を有し、前記加振機構が、前記容器の内壁寸法および前記液体物の収容量から計算される固有振動数で前記液体物の表面を振動させる液体物測定装置を提供する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】